自控原理项目化教学的研究与实施

　　摘要：实施自动控制原理项目化教学，避免了学生对枯燥的理论的学习兴趣普遍不高的问题，同时强化了学习目标，实现教与学、理论与实践的紧密结合。通过项目分工，项目实施以及最后答辩等环节，极大地提高了学生学习的积极性，培养了学生的分析和解决问题的能力。自动控制原理具有结构紧凑，理论化程度高，计算复杂等特点〔1〕。传统教学一直以课堂讲授为主，学生普遍感到枯燥，学习目标模糊，学完课程后很难将之与实际控制问题联系起来。项目化教学则打破了传统课堂教学模式，更注重于培养学生的实践认知能力和创新能力上。因此，开展自控原理项目化教学的研究，对引导学生用学到的知识解决实际问题具有一定的现实意义。
　　关键词：项目化；自控原理；教学改革
　　一、项目化教学简介
　　项目化教学需要教师课题做大量准备：首先将教材吃透，把所学的知识点归纳总结，将整本教材教学内容编写成几个以工作为导向的项目。让学生以小组的形式参与项目讨论，任务分工，项目答辩等环节。学生分组则按照企业研发模式，对成员进行分工，让学生在团队合作的环境中实践项目，全方位锻炼学生的学习能力、团队协作能力、实践认知及开发能力。小组成员除了完成自己的任务外，还要有小组团队任务，通过相互交流，探讨，找出应对问题的解决途径，最后按照项目要求，完成项目书规定内容，在答辩环节，由小组负责人讲解项目的实现过程，总结方案的创新点和不足。老师在这个过程中起辅助作用，对一些关键的知识点和基础知识进行点拨，通过项目的实施达到对学生学习能力、分工协作能力和认知能力的培养。
　　二、自控原理项目化教学设计
　　自控原理项目化设计对教师的理论知识储备，知识点解析以及理论联系实际能力有较高的要求。项目要围绕自控原理课程的教学目标展开，难度要适中，项目化教学一般组织流程如下：
　　1、项目设计和选择。这部分内容主要由教师作为主体来完成。温度控制在各个领域应用广泛，涉及工况复杂，参数较多，对控制调节器要求较高。选择以恒温水箱温度控制系统作为其中的一个项目，不仅能很好地体现自控理论教学目标，而且还可以全面锻炼学生工程实践能力。项目要求的参考标准主要参照于：学生的理论和实践基础知识储备情况、学习现状及理解能力〔2〕。作者所提出的项目基本要求为，设计一个恒温水箱自动控制系统，对电炉温度进行控制，当水温在一定温度范围内时，加热器停止工作，而当温度降至设定温度范围之外时，加热器加热以保持设定的温度范围，实现自动调整。要求温度范围：30～35；热电阻检测温度误差0。5；采用适当的控制方法，用十进制数码管显示水的实际温度，当水的温度达到设定范围温度时，加热器停止加热。当水箱温度低于设定温度范围时，加热器自动开始工作，实现对水箱内水温的恒温控制。
　　2、项目介绍与团队组建。在第一次课堂上，由于学生刚接触温度控制系统，脑海中缺乏系统的分析方法与总体设计步骤。首先，老师要进行项目介绍，对项目的工程背景、一些关键的知识点进行讲解，引导学生对分析系统，建立数学模型，然后给出几种控制方案，引导学生分析和选择实用的控制方法。然后，老师进行项目分组，指定小组组长，引导小组组长完成任务分工。在下发项目任务书后，项目小组的同学通过检索文献、网上搜索等多种方式搜集资料，学习和讨论项目的实现方法。老师在这个过程中主要作用为引导，对一些关键的理论知识或技术问题进行讲解。同时可提出一些小问题来实时掌握学生对知识的掌握程度和项目进展情况。
　　3、项目开展。项目小组进行分工，明确成员任务。在恒温水箱温控系统设计项目中，学生首先通过小组集体搜集资料、学习讨论控制器原理、作用和设计方法，选出合适的控制器。接下来讨论确定电路，将各部分的硬件电路包括测温电路、加热器控制电路及电源设计等整合〔3〕。然后分工完成温度检测、温度控制、定时、温度显示等软件部分编程环节。老师对出现的问题进行建议性点拨和知识讲解。完成后应对系统进行调试，调试合格的系统应能够正确显示水箱中的水温，将控制器参数和水的预设温度范围写入程序中，实现对水箱温度进行在线控制。这个过程由教师进行把关，确定控制效果是否达到要求。如果没有达到，要学生分析原因，并且找出解决方法。
　　4、总结答辩。系统完成以后，各小组组织讨论，就设计中遇到的各种問题，解决方案以及设计中用到的知识进行总结，对设计成果进行改进与完善，完成项目总结报告。同时师生讨论，就项目中一些细节问题进行探讨，补充一些遗漏的知识点和技能点，反过来进一步总结、凝练项目。
　　三、结语
　　项目化教学法在锻炼学生实践能力，提高学生学习兴趣方面有着显著优势。将其应用在自动控制原理课程中，避免了学生对枯燥的理论的学习兴趣普遍不高的问题，同时强化了学习目标，实现教与学、理论与实践的紧密结合。通过一系列项目将课程基本知识点有效串联起来，使学生在掌握了自控原理基础知识的同时，也初步具备了完成控制工程项目的能力。
　　参考文献
　　〔1〕龚齐斌。自动控制原理课程教学改革及实践〔J〕。重庆电力高等专科学校学报，2016，（03）：101224。
　　〔2〕王超，于建明。自动控制原理及应用课程教学改革与实践〔J〕。中国职工教育，2013，（02）：119120。
　　〔3〕于建明。自动控制原理与系统课程改革与实践〔J〕。内江科技，2008，（07）：156。